智能化輸液控制系統(tǒng)設計及實現(xiàn)方法

1、智能化輸液控制系統(tǒng)設計及實現(xiàn)方法摘要：本文對輸液監(jiān)控智能系統(tǒng)進行較全面的研究，主要 分軟件、硬件兩部分內容，并詳細說明了系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。 上位機使用了 visual c + +編程語言，主要創(chuàng)建一個可 視化、人機對話界面，使操作更加方便。用戶可以通過屏幕 監(jiān)視目標滴速、實際的滴速、剩余量的液體及報警等信息。下位機設計了具有can總線轉換器、接口 lcd數(shù)據(jù)顯示、滴速設置鍵盤、電機控制、液滴紅外探測、輸液報警等功能的終端監(jiān)控系統(tǒng)。關鍵詞：輸液監(jiān)控；visual c + +； can總線；電路設計中圖分類號：02文獻標識碼：a在20世紀90年代初，人們就開始研究輸液監(jiān)控技術, 并取得了多項專利發(fā)明

2、和研究成果。在輸液控制系統(tǒng)領域, 他們開發(fā)的系統(tǒng)主要特點是通過使用單片機作為控制核心,集中監(jiān)控輸液患者的輸液狀態(tài)，其主要功能有:鍵盤輸入預先設定的液量數(shù)字，系統(tǒng)可以分時顯示每個病人的輸液過程 中狀態(tài)（滴速太慢，太快，滴完，無滴），如果出現(xiàn)異常， 系統(tǒng)能自動報警，系統(tǒng)可以顯示在輸液過程中輸液時間、剩 余的液量、滴速、藥液余量等信息。雖然在應用方面起到了 一定的作用，但這些監(jiān)測系統(tǒng)都存在共同的缺點：需要將尖型的金屬傳感器插入在滴管內，由液滴導電的工作原理所產(chǎn) 生的電脈沖，這種情況并不符合在醫(yī)用方面無菌操作的要 求，并且系統(tǒng)只可以對8個輸液瓶同時檢測，并使用一個公 共的電路，觀察起來并不方便；系統(tǒng)不

3、具有遠程控制功能， 也并沒有實現(xiàn)監(jiān)控的網(wǎng)絡化。本文對輸液監(jiān)控智能系統(tǒng)進行了較全面的探討，并從軟 件，硬件兩方面詳細說明了系統(tǒng)的研究內容和實現(xiàn)方法。本 設計實現(xiàn)了對輸液的準確性、自動控制和無接觸式紅外線光 電傳感器進行測量，并通過實驗對以下四種不同的液體（5% 葡萄糖，0.9%氯化鈉，5%葡萄糖+藥物，10%葡萄糖）進行觀察，由此證明了此液滴計數(shù)的方法來確定輸液是否正 常，是完全可以實現(xiàn)的。根據(jù)對以往設計資料不斷研究的前 提下，通過對輸液過程中的需求分析，當在輸液過程中出現(xiàn) 各種情況時，系統(tǒng)可以自動及時報警所要達到的控制滴速， 以此來確定系統(tǒng)中的各個功能模塊的詳細需求。我們通過單 片機相應的控制

4、技術、can無線傳輸技術，光電檢測技術， 來確定目前的系統(tǒng)軟件，硬件組成。本文還設計了一個系統(tǒng) 硬件系統(tǒng)開發(fā)的內容，其中有微控制器的選型和系統(tǒng)下位機的鍵盤輸入模塊,滴液檢測模塊，液晶顯示模塊，聲光報警模塊、滴速控制模塊和can總線傳輸模塊等方面的設計，對于系統(tǒng)軟件系統(tǒng)也設計了下位機各模塊的應用程序，以及完成上機位機中的輸液監(jiān)控管理軟件的相應模塊的程序及功 能。1硬件和組件的接口設計1.1硬件電路的設計醫(yī)院輸液監(jiān)控系統(tǒng)主要采用主、從站分布式體系結構， 實時監(jiān)控可以有多個病床輸液狀態(tài)。其中，從站負責為病人 劑量和輸注速度的信息進行設定，由實時監(jiān)測的液滴和微型 步進電機uln2003a驅動的紅外線傳

5、感器，微型步進電機反 向驅動的輸送機，以便控制軟管松動或緊張來進行滴速調 節(jié)，當異常情況或輸液結束時，系統(tǒng)會自動發(fā)出聲光報警， 從站的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸通過can總線傳送主站，主站設計輸液 監(jiān)控和管理軟件，采用c語言編寫，通過調用相應的功能模 塊，醫(yī)務人員知道每個病床輸液狀態(tài)一目了然，并通過can 總線改變病人的輸液速度。輸液監(jiān)控系統(tǒng)構成的供應鏈管理 系統(tǒng)，負責完成特定的輸液過程監(jiān)控。它包括：msp430f149 單片機，鍵盤輸入模塊，滴速檢測模塊，聲光報警模塊，lcd 顯示模塊，can總線傳輸設備和滴速控制模塊。單片機滴速 控制can總線傳輸lcd顯示聲光報警滴速檢測鍵盤輸入pc 機。1.2 jt

6、ag調試接口設計在調試過程中，首先應用的jtag調試器將編寫的程序從pc上下載到flash運行，通過jtag接口進行程序控制，然后讀取芯片和cpu狀態(tài)的內存內容的信息，為設計人員編 譯調試軟件集成和調試環(huán)境，而不是一個專用的編程器。所 以你只把單片機按調試接口的標準，與購買的jtag調試器 對接，就可以在線調試程序。1.3 jtag調試端口引腳設計采用2. 54mm的間距，14針雙排針座的jtag調試接口， 只可用于在實際應用中的五個引腳，其他引腳都沒有用，跳 線pz用于選擇jtag調試器使用外部電源或內部電源。當外 圍電路的電源是功率相對較小時，使用jtag內部電源即可。 當外圍電路的電源功

7、率比較大時，你應該使用一個外部電 源。1. 4基于usb-can總線適配器電路設計整個系統(tǒng)的設計目標是設計一個適配器，can總線的數(shù) 據(jù)通過usb接口快速傳輸?shù)絧c進行處理和分析，并通過它 來can節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)或命令，實現(xiàn)計算機和通信設備通訊。1.5 usb通信模塊的設計msp430f149的p6端口連接到一個對應的d12數(shù)據(jù)端口 , 通過端口連接mcu之間的4個10 和d12四個控制74hc573 隔離緩沖后如下：p2.0-wrn, p2. 1-*rd_n, p2.2a0, p2. 3-cs_n。因為msp430 mcu系列單片機無需外部總線接 口，所以需要4個以上p6端口來模擬數(shù)據(jù)/地址復

8、用總線來 讀寫程序，以實現(xiàn)d12的操作。此外，d12的int_n端口， 通過跳線與msp430f149的p2. 5端口相連，來完成d12要求mcu的請求中斷處理。1.6印刷電路板的設計原理圖設計的最終目標是生產(chǎn)電子產(chǎn)品，電子產(chǎn)品在生 產(chǎn)前要畫出電路原理圖，根據(jù)原理圖進行繪制電路板設計， 印刷電路板簡稱pcb (prinied circuit board),按設計 pcb電路板制成。2硬件開發(fā)設計原則2. 1元件排列原則(1) 通常，所有的部件都設置在印刷電路板的同一表 面上，并且僅在頂層元件太密時，才能把一些高度有限和較 小發(fā)熱量的元件，如表面安裝ic,片狀電容器、片狀電阻等 放在底部。(2)

9、 有些髙的元器件或導體之間存在電位差，應增加它們的距離，以避免意外的電線短路。(3)確保的電氣性能的前提下，元件應放置在刪格上，并彼此平行或垂直 布置以求美觀，簡潔和整齊，通常不讓元件重疊放置，元件 結構應該是緊湊的，同時輸入和輸出組件盡可能地遠離。(4)在該板的整個表面上的元件應均勻地分布，密度一致。(5)位于板邊緣的元件遠離pcb板的邊緣中的至少兩個板厚的距離。2. 2根據(jù)信號走向布局原則(1) 為了保持信號的流通，元件的放置應該使該信號 的方向盡可能一致。在正常情況下，布置的信號流的從頂部 到底部或左到右，與輸入、輸出端直接相連接的元件應當放 置在靠近連接器或者輸入、輸出接插件的地方。(

10、2) 通常是由一個根據(jù)信號流的各自的功能安排電路 單元的位置，以每個電路單元的核心元素為中心，在其周圍 布局安排。3系統(tǒng)軟件主程序設計方法主程序必須先完成初始化工作，主要包括設置看門狗管 理模式，系統(tǒng)時鐘初始化，初始化lcd模塊的初始化中斷， 初始化定時器，全局變量和其他參數(shù)的初始化。然后啟動計 時器開始計時，開中斷允許單片機響應外部中斷請求，內部 定時器中斷請求。計算輸液滴速子程序，達到采樣時間，計 算輸液滴速，并設置報警標志。任何中斷，外部中斷和定時 器中斷可以喚醒，打開相應的中斷服務程序。最后中斷處理 是完整的循環(huán)執(zhí)行子程序計算輸液滴速和其他功能。根據(jù)滴 速值計算和調整剩余時間的值，并在

11、同一時間顯示新值。如 果秒計數(shù)器減去上次采樣的時刻不等于采樣間隔時，返回到 主程序，繼續(xù)進行后續(xù)的過程中的操作。4軟件開發(fā)體現(xiàn)的原則4. 1體現(xiàn)了實用性和經(jīng)濟性輸液監(jiān)測信息管理軟件系統(tǒng)的開發(fā)主要體現(xiàn)功能齊全、 操作簡單、實用、方便的特點，提高了系統(tǒng)的成本效益。4. 2體現(xiàn)了操作的簡易性堅持“以人為本”的指導思想來開發(fā)軟件，努力實現(xiàn)良 好的界面，操作方便，性能良好，客戶滿意度等軟件系統(tǒng)。4. 3體現(xiàn)了實時性該軟件使用了多線程，使操作員選擇的監(jiān)視器，實現(xiàn)了 從站和站數(shù)據(jù)同步，程序每六秒鐘更新一次滴速，而報警是 即時提醒，如果有從站用戶報警，主站立即拉響了警報，給 出一個醒目的報警。結語我們在系統(tǒng)的

12、設計中使用的檢測技術和控制技術，自動 監(jiān)測輸液過程中要達到的目的，使用usb to can適配卡, 總線can信號采集和轉換到usb信號，信息會顯示在軟件界 面通過用戶的操作，可以使主站通過的信號轉換適配器的交 互數(shù)據(jù)。其主要特點是：當一個異常發(fā)生在輸液過程中或輸 液接近尾聲時，系統(tǒng)能自動報警，實時顯示系統(tǒng)可以自動輸 液控制輸液速度，系統(tǒng)是可以設置的點滴速度，特點采用分 布式設計原則，實現(xiàn)了基于can總線的遠程監(jiān)控輸液，脈沖 調制技術的應用，使系統(tǒng)能夠提高抗干擾能力紅外線輸液 管，多級齒輪減速，自動步進電機控制，定位精度該系統(tǒng)具 有多個報警信號，系統(tǒng)是簡單的，可視化顯示的結果，具有 高可靠性和穩(wěn)定性的系統(tǒng)軟件。輸液監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是將向網(wǎng)絡化發(fā)展，而目前醫(yī) 療技術的快速發(fā)展需要配套相應的醫(yī)療服務和設施，而作為 最為常用的輸液醫(yī)療手段，輸液監(jiān)控器材已經(jīng)被越來越廣泛 的使用。就目前為止，醫(yī)院的輸液觀察室和普通病房還基本 上沒有這種設備的出